Структура волокон модели структуры

Рис. 9-55. Модель структуры высокопрочного волокна [9-95].

В соответствии с трехмерной моделью структура волокон типа Мод-мор-1 из ПАН-волокна состоит из оболочки, ядра и расположенного между ними слоя с сотовой структурой. Оболочку образуют кристаллиты, которые имеют внутренние раковины, а также внутренние и поверхностные трещины. Предварительная обработка исходного волокна длн уменьшения в углеродном волокне дефектов и несовершенств кристаллической структуры должна привести к повышению прочностных свойств волокна. [c.237]

Для структуры вискозных волокон, так же, как и для исходной целлюлозы, характерны два структурных уровня фибриллярный и морфологический. Фибриллы являются элементарными структурными единицами, из которых состоят волокна. Модель фибриллы изображена на рис. 7.40. В ней наблюдается чередование упорядоченных (кристаллических) и неупорядоченных (аморфных) участков. Суммарную длину одного кристаллического и одного аморфного участка обозначают как большой период Ь. Важным показателем, определяющим структурные особенности и физико-механические свойства волокна является число складчатых цепей или, напротив, число проходных цепей в фибрилле. Чем больше число последних, тем выше физико-механические характеристики материала. [c.210]

Как микронеоднородности (флуктуации) плотности упаковки в масштабе средних расстояний между волокнами, так и макронеоднородности и непостоянство толщины фильтров ведут к снижению их сопротивления. Такое же действие оказывают отклонения от параллельности в рядах волокон и между волокнами и плоскостью фильтра, наличие сдвоенных, строенных и так далее волокон, вызванное недостаточным их диспергированием при изготовлении фильтров (так, сдваивание всех волокон уменьшает сопротивление фильтра почти вдвое). Все эти отступления от идеальной однородной структуры веерной модели можно характеризовать, не вдаваясь в подробный их анализ, величиной е, названной нами степенью неоднородности реального фильтра, е — отношение безразмерной силы Р, действующей на волокно в веерной модели, эквивалентной данному фильтру, к величине Р в последнем [c.316]

Центральным вопросом при объяснении наблюдаемых фактов является вопрос о том, что представляют собой неупорядоченные области и как они локализованы в макроскопической структуре волокна. Было предложено много моделей, некоторые нз которых мы рассмотрим. [c.49]

Рис. 1.9. Модель структуры уг.чс-родного волокна по Джонсону.

Рис. 3. Модель структуры поперечного среза невытянутого вискозного волокна, составленная из микрофотографий вискозных студней, полученных на осадительных ваннах различного состава а—внешний слой [осадительная ванна — водный раствор серной кислоты (50 г/л) и сульфата цинка (50 г/л)1 б — внутренний слой [(осадительная ванна — водный раствор серной кислоты (20 г/л) и сульфата цинка (5 г/л)[ в — внутренний слой [осадительная ванна — водный раствор серной кислоты (5 г/л) и сульфата цинка (0,1 г/л)].

Из описанной модели структуры бумаги вытекает ряд важных Следствий. Первое заключается в том, что по мере упрочнения контактных связей все большую роль приобретает прочность самих волокон. Достаточно сопоставить прочность бумаг, полученных из сульфитной целлюлозы, которая подвергается в процессе варки значительной деструкции, снижающей степень полимеризации ее, с прочностью бумаг, отлитых из сульфатной небеленой целлюлозы, волокна которой более прочны, так как имеют более высокую степень полимеризации и менее дефектны, чтобы убедиться в том, что при сходных условиях формования прочность бумаги задается в существенной степени прочностными показателями самих волокон. [c.194]

Для уточнения структуры математической модели и определения ее коэффициентов на опытно-промышленной установке Калининского комбината химического волокна проведена экспериментальная проверка процесса проточного экстрагирования. [c.158]

Рис. 11-23. Общая схема строения хроматина. Показаны (сверху вниз) двойная спираль ДНК нить, включающая три нуклео-сомы участок хроматинового волокна толщиной 30 нм ряд из десяти смежных петель, образованных таким волокном модель участка метафазной хромосомы и наконец, вся метафазная хромосома. При обсуждении репликации ДНК наиболее важные структуры-это сами нуклеосомы. По-видимому, они остаются связанными с ДНК постоянно, даже при ее репликации. Существенны при репликации ДНК также и петельные домены, которые, как полагают, служат функциональными единицами при экспрессии генов

Дифракция рентгеновских лучей — самый эффективный современный метод изучения структуры больших молекул. Во многих случаях рентгеноструктурный анализ кристаллов белков или нуклеиновых кислот позволил полностью определить третичную структуру этих молекул с разрешением 3 А или лучше. Дифракция рентгеновских лучей дает богатую структурную информацию и тогда, когда образцы (например, ориентированные волокна) обладают меньшей, чем у кристаллов, упорядоченностью. Эта информация не позволяет однозначно определить структуру молекул, но она может служить в качестве решающего теста при выборе той или иной модели структуры. Ниже мы излагаем теорию дифракции рентгеновских лучей и знакомим читателя с некоторыми этапами определения структуры по дифракционным данным. [c.309]

Рис. 2.1. Модельное представление аморфного состояния, а — взаимопроникающее переплетение статистических клубков [4, 7] б, в — сотовая н меандровая модели [10, II] г — мицеллярные волокна со сложенными цепями [12] д — мицеллярная доменная структура [13].

В работе приведены расчеты электронных структур некоторых возможных типов углеродных волокон, построенных из полусфер молекулы Сбо- Показана особая легкость построения винтовых волокон без каких-либо искажений. Дисперсионная энергия волокна состоит из одномерных энергетических полос, которые получены расчленением двумерной дисперсионной энергии фафитового слоя. Такая процедура справедлива и для случая волокна, состоящего из хиральных молекулярных звеньев. Нестабильность, найденная в целом для одномерных энергетических полос, в значительной степени подавляется особой природой дисперсионной энергии двумерного фафита вблизи уровня Ферми. В рамках простой модели сильной связи показано, что некоторые волокна стабильны по отношению к возмущениям одномерной энергетической полосы и к смещению ст- и, т-полос, обусловленным кривизной спирали волокна. [c.54]

Предложенный механизм достаточно хорошо объясняет многие закономерности направленного роста углеродного волокна. Но, к сожалению, автор не указывает причины резкого снижения скорости образования углеродного вещества. Также нет четкого пояснения возможности образования вторичной дендритной структуры. В данной модели роста углеродного волокна нет и обоснования построения нитевидного кристалла, диаметр которого по истечении определенного времени отличается от первоначального. [c.61]

С. Ф. Гребенников, В. И. Коновалов (Тамбовский институт химического машиностроения). Метод моделирования корпускулярных структур-, развитый в работах Карнаухова [1, 2], может быть легко распространен на модель пор между круглыми стержнями. Такие системы широко применяются в резиновой и текстильной промышленностях. Для расчета коэффициентов массопроводности при сушке и десорбции влаги и растворителей из волокнистых материалов необходимо знать с хорошим приближением размеры и формы пор между волокнами. [c.63]

Для моделирования структур кордовых шнуров из синтетических волокон одинакового диаметра мы воспользовались схемой Карнаухова для глобулярной модели [2]. За опорные упаковки были приняты системы с числами касаний п между волокнами, равными 3, 4 и 6 (рис. 1). Исходя из простых геометрических соображений, были построены приведенные [c.63]

Опыты с аэрозолями из монодисперсных частиц с радиусами от 1,5 до 8 нм на моделях с а = 0,021 0,25 мм и а от 0,01 до 0,27 при Ре = = (1 — 1000) дали очень хорошее согласие с теоретическими формулами. Однако, как показывает формула (4), коэффициент захвата в параллельной модели должен заметно увеличиваться при убывании к, а следовательно, при возрастании а. Между тем нри поджатии реальных фильтров, т. е. при возрастании а в них, эффективность фильтров, а следовательно, и коэффициент захвата на волокнах практически не изменяются. Поэтому нам пришлось отказаться от заманчивой перспективы применения параллельной модели, почти все свойства которой можно рассчитать теоретически, и перейти к другой, веерной модели, гораздо более близкой к реальным фильтрам, но труднодоступной для теоретического анализа. Эта модель получается из параллельной модели путем поворота каждого ряда волокон в своей плоскости на произвольный угол 0. Свойства модели не зависят от величины угла 0, если только он отличен от нуля. На рис. 3 приведены микрофотографии тонких слоев веерной модели и реального фильтра, свидетельствующие о сходстве их структур. [c.314]

Известно, что исследование структуры трехмерных полимеров крайне затруднено. Между тем именно эти исследования имеют наибольшее практическое значение. Если, как было установлено, структура линейного аморфного полимера, образующегося в присутствии стеклянного волокна, отличается от структуры полимера, полученного в отсутствие наполнителя, то естественно ожидать различий в структуре сетчатых полимеров, образующихся в присутствии наполнителя и без него. В качестве простейшей модели был выбран сетчатый сополимер стирола с дивинилбензолом и наполнитель — тонкодисперсный стеклянный порошок [85]. Были исследованы сополимеры, содержащие 3, 10 и 15% дивинилбензола и 10, 30, 50 и 70% (масс.) наполнителя. [c.41]

Разобранный пример тривиален. Несколько менее известен пример описания структуры волокнистых материалов для фильтров. Эти материалы состоят обычно из гибких, достаточно длинных и тонких волокон, перепутанных друг с другом. На практике их применяют в виде слоев с очень большой пористостью (до 0,98—0,99). Если эти волокна достаточно гибки и слои получаются путем сжатия материала, то волокна часто образуют много контактов друг с другом. Для некоторых расчетов по фильтрации необходимо оценить число контактов в единице объема слоя, а также распределение свободных отрезков между двумя соседними контактами. Обе задачи легко решаются применением элементарной статистики. Распределение числа контактов находим, решая задачу, аналогичную задаче для точек, случайно лежащих на отрезке (см. [13], стр. 109), и таким путем опять получаем распределение Пуассона. Прибегая к газо-кинетиче-ской модели длины свободного пробега газовых молекул, находим закон распределения свободных отрезков по Клаузиусу [16] [c.280]

Таким образом, проблема состоит в том, чтобы понять архитектуру, которая должна иметь общее физическое начало в этих сильно различающихся материалах. Были предложены многочисленные теоретические модели для объяснения арочной структуры. Все они исходят из предположения, что сами волокна имеют дугообразную форму и, будучи расположенными параллельно, образуют отчетливые наложенные друг на друга слои. [c.290]

Имелись определенные разногласия в вопросе о характере совмещения молекул красителя и волокна. Одно время предполагалось, что в оптимальной структуре красителя расстояние между звеньями, образующими Н-связи, должно соответствовать таковому для целлюлозы (около 10,3 Л). Ошибочность этой точки зрения была доказана Робинсоном на молекулярных моделях [1732]. Некоторые из диаграмм в его статье особенно наглядно показывают, какое значение имеет вращательная подвижность молекул и те разнообразные возможности в отношении образования Н-связей, которые при этом открываются. Робинсон предположил также, что крашение идет только в некристаллических частях синтетического полипептида, где в связи с менее совершенной упорядоченностью имеется больше групп, свободных для образования Н-связей (см. также [1202] и рис. 96). [c.284]

В результате наложения эффектов упругости и вязкости возникает так называемая вязкоупругость. Кроме того, можно привести еще один пример типичных полимерных материалов, а именно волокон, в которых даже в нерастянутом состоянии имеются кристаллические участки. Совершенно очевидно, что как в природных, так и в синтетических волокнах в процессе прядения, а также в одновременно протекающем процессе вытяжки образуются кристаллические области. Следовательно, говоря о полимерных веществах в целом, можно с уверенностью утверждать, что хотя структура реальных высокомолекулярных соединений не является такой же простой, как рассмотренные нами модели, однако они обладают тем преимуществом, что учитывают цепное строение макромолекул. [c.35]

По Джонсону с сотр. [32—36], УВ представляет собой гетероген-лую систему, состоящую из прямых базисных лент и пор. Агрегаты пакетов разделены гранями и порами диаметром 10 А. Цепи агрегатов, расположенные вдоль оси волокна, группируются в фибриллы длиной более 1 мкм. Грани раздела между агрегатами кристаллов могут быть расположены под разными углами к оси волокна. Модель структуры УВ, предложбн ная Джонсоном и сотр. и дополненная Купером и Майером [37], приведена на рис. 1.12. Наличие муарового эффекта, по Джонсону, обусловлено отражением от разориентированных граней. [c.231]

Неупругое и пластическое деформирование можно рассматривать как следствие последовательного движения дислокаций и смещения связывающих областей. Поворотная модель дает полное молекулярное описание структуры полимера. И на этот раз имеется лишь слабое различие между упорядоченными н неупорядоченными областями. Печхолд указывает, что совершенный кристалл ПЭ может содержать до 4 поворотов на 1000 групп СНг, в то время как в структуре типа расплава их число достигает 200 на 1000. Хотя эта концентрация столь велика, что исключает и ближний, и дальний порядок, какая-то логика в организации пространства, заполненного цепными молекулами, должна сохраниться. Печхолд предложил подходящие модели — сотовую и меандровую (рис. 2.1, в). Он полагает, что последняя модель более вероятна и может существовать в частично кристаллических волокнах (рис. 2.18,6) и в каучуках [11, 14Г]. Упомянутые ранее а-, р- и 7-релакса-ционные переходы объясняются в рамках данной модели движением поворотных блоков, замораживанием вращения сегмента из-за отсутствия свободного объема и существованием поворотных ступеней и скачков соответственно в аморфной и кристаллической областях [11]. Хотя эксперименты по рассеянию нейтронов [100—104] в значительной степени опровергают наличие четкого меандрового упорядочения цепей, предложение Печхолда было в высшей степени плодотворным для изучения структуры аморфных областей. [c.53]

Значительное понижение устойчивости монокарбоксилцеллюлозы, по сравнению с целлюлозой, к различным воздействиям обусловливается введением в молекулу целлюлозы карбоксильных групп в положение 6, а не дополнительным разрушением морфологической структуры или изменением структуры целлюлозы, которое может произойти при действии двуокиси азота на целлюлозное волокно. Это доказывается данными, полученными в последнее время Роговиным, Киселевой и Рымашевской которые изучили этот вопрос на моделях — дисахаридах — и показали, что избирательное окисление целлобионовой кислоты двуокисью азота, приводящее к получению так называемой 6,6 -ди-карбоксилцеллобионовой кислоты, в сотни раз снижает устойчивость глюкозидной связи в молекуле дисахарида к действию щелочи и горячей воды. [c.293]

В работе [2] приведены математические модели и расчеты механических свойств КМ, рассмотрены различные типы упаковок волокон в матрице. Отмечено существование двух видов взаимодействия между включениями в периодической структуре — однородное и осциллирующее (вокруг отдельных включений). Последнее в большей мере проявляет себя в высоконапол-ненных (flo>50%) КМ. Расчетами доказано также существование минимума концентрации напряжений с ростом величины av (обычно при значениях 60%). Математический аппарат использован и для оценки теплового расширения фаз в волокнистых КМ. Приведены уравнения для расчетов механических свойств (продольный и поперечный сдвиг и растяжение) материалов с однородными волокнами, с армированными полыми волокнами, анизотропными и неоднородными волокнами. В качестве моделей коротких волокон, круглых пластинчатых частиц и других сложногеометрических включений рассмотрены эллипсоидальные включения. Поскольку составляющие фазы в КМ могут обладать различной электропроводимостью, это следует учитывать при выводе уравнений переноса энергий и рассмотрении моделей термоэлектрических и термогальванических явлений. [c.142]

Предельные модели строения полимера (волокна) — модель идеального кристалла и модель беспорядочно перепутанных макромолекул (типа войлока ) — практически неосуществимы. Идеальные кристаллы в твердых телах не образуются даже у простейших по строению молекул, а в кристаллизующихся полимерах размеры монокристаллов не превышают сотеп микрометров, причем дефектность таких кристаллов достаточно высока. Что касается беспорядочного расположения отдельных макромолекул (для аморфных полимеров), то такая структура не согласуется с высокими плотностями полимеров, причем плотности мало изменяются при ориентации, если при этом не происходит фазовых превращений. [c.207]

Помимо вытягивания, связанного с десольватацией, обычно предусматривается преднамеренная вытяжка, которая осуществляется путем увеличения скорости приема волокна по сравнению со скоростью выдавливания нитей. Оба процесса вытягивания оказывают совместное влияние на увеличение ориентации молекул и агрегатов полимера в направлении оси волокон. Насколько эффективна для осуществлегшя ориентации молекул та или иная степень вытяжки, зависит от нескольких факторов. Факторами, благоприятствующими ориентации, являются высокая степень полимеризации, которая, так же как и выпрямление полимерных молекул [42], обусловливает большую величину отношения длины к ширине [43] и образование поперечных связей [44]. Было предложено несколько теоретических зависимостей для оценки влияния вытягивания сильно набухших гелей на конечную ориентацию полимерных звеньев, но экспериментальные результаты обнаруживают более или менее заметные отклонения от теоретических предположений [45]. Это можно объяснить тем, что выбранные для теоретического рассмотрения модели были слишком простыми. Большие успехи были достигнуты при интерпретации изменений свойств растянутого каучука [47], так как в этом случае возможно толкование этих изменений при помощи статистики свернутых и выпрямленных цепных молекул. Кроме того, в структуре волокна имеются агрегаты молекул кристаллического или квазикристаллического типа. Большинство попыток объяснить связь между вытягиванием и ориентацией в волокнах основывалось на предположении о том, что эти агрегаты являются структурными единицами, причем некристаллические области рассматривались просто как своеобразные шарнирные соединения [45]. Это также слишком простой механизм, но дальнейшая разработка вопроса задерживается из-за отсутствия точных знаний об изменениях в некристаллических областях, происходящих при вытягивании волокна. [c.355]

Большой интерес, проявляемый промышленностью к таким изделиям, послужил причиной интенсивных исследований морфологических изменений, происходящих в волокне в процессе холодной вытяжки [42]. Результаты этих исследований показали, что образование шейки не связано с локальными повышениями температуры, которые вызывали бы плавление кристаллитов и приводили к течению полимера, сопровождающемуся изменениями структуры. Более того, даже допущение об общем размягчении растягиваемого образца не позволяет объяснить механизм шейкообразования. Оказывается, образование шейки является результатом разрушения кристаллитов поликристаллических композитов, инициированного напряжениями. Молекулярную модель морфологических изменений, происходящих при холодной вытяжке (образовании шейки), можно описать следующим образом (рис. 3.16) [7]. [c.65]

Очевидно, в действительности организация углерода является не на столько однородной, что постулируется в данной модели, причем, как на химическом уровне (межатомных связей), так и на более высоких уровнях. Проведенные в последние годы многочисленные структурные исследования показали, что не только в кристаллических, но и в аморфных углеродных объектах образуются упорядоченные структуры на молекулярном и надмолекулярном уровнях. Их возникновение приводит к тому, что углеродные вещества перестают вести себя как пространственно-гомогенные системы. В них появляются фаницы раздела, локальные неоднородности, которые могут быть зародышами трещин, фафитации и местами конценфации низкомолекулярных соединений. В работе предложена, например, весьма сложная модель строения чешуйки высокомодульного углеродного волокна, включающая перекрещивающиеся пачки ароматических лент, поры с осфыми углами, участки несовершенной упаковки лент, их резкие изгибы и скручивание. [c.22]

Многочисленные разновидности двух основных сфуктурных моделей пачечно-бахромчатой и модели молекулярно-ленточного волокна) конденсированного (сополимерного) углерода описаны в монофафиях" и обзорах В принципе, они не опровергают, а дополняют друг друга и поэтому имеют право на одновременное существование. Каждая из них акцентирует внимание на определенных аспектах структурной иерархии и аморфности углерода, другие же аспекты, наоборот, выпадают из поля зрения. В действительности, структура полимерного углерода намного богаче и многокрасочнее любой самой сложной модели. [c.22]

Полимеры первого типа рассматривают как двухфазные системы (аморфно-кристаллические полимеры). Различают фибриллярные (волокнистые) полимеры и полимеры, не имеющие волокнистого строения. Типичный представитель фибриллярных аморфно-кристаллических полимеров - целлюлоза, которая образует природные растительные волокна. В фибриллах все оси кристаллитов ориентированы в одном направлении. Структуру таких полимеров, в том числе целлюлозы, описывают моделью бахромчатой фибриллы (рис. 5.7 также см. 9.4.2 и рис. 9.3). Фибриллы состоят из чередующихся кристаллических участков (кристаллитов) и аморфных участков. Резкой фазовой границы, и тем более поверхности раздела, между участками нет, т.е. фазы следует рассматривать в структурном понимании. В синтетических аморфно-кристаллических блочных полимерах оси кристаллитов не имеют одного направления, и крисгаллиты как бы вкраплены в аморфную фазу. С современных позиций структура аморфно-кристаллических полимеров хорошо укладывается в рамки кластерной теории. Кристаллиты - это кластеры с максима. ьной степенью упорядоченности, т.е. имеющие кристаллическую решетку, соединенные проходными макромолекулами, образующими аморфные участки. [c.139]

Форма агрегации этих глобул вовлекает ДНК в спирализацию третьего порядка. Как электронные микрофотографии 44], так и данные нейтронной дифракции [45] показывают наличие в структуре хроматинового волокна повторяющихся блоков размером в 11 нм. Модель, предложенг1ая для расположения этих сверхспиралей, имеет конфигурацию соленоида с диаметром 31 нм, где один оборот включает 6 нуклеосом (37). Структура соленоида закрепляется пятым гистоновым белком —Н1, содержание которого составляет примерно одну молекулу на глобулу. Образование витка соленоида дает дополнительный фактор упаковки 6. [c.52]

Рассмотрим вначале полимерную матрицу в ненагруженном однонаправленном композите. Такой композит обычно представляют квадратичной или гексагональной моделью. Минимальное объемное содержание полимера в плотноупакованной квадратичной структуре — около 21%, в гексагональной—13%. Армирующие волокна можно считать совершенно жесткими, так как модуль упругости применяемых неорганических волокон значительно больше модуля упругости полимера. Как уже указывалось выше (см. гл. 3 и 4), при отверждении эпоксидного полимера в ходе изготовления пластика, которое происходит обычно при повышенной температуре, объем полимера уменьшается вследствие его усадки, а вязкость быстро нарастает. До гелеобразования, пока полимер способен к течению, его объем может уменьшаться за счет уменьщения объема всей системы или образования пор. После гелеобразования течение полимера невозможно, и происходит деформация всей системы. Однако при этом деформация полимера ограничена волокнами, что приводит к появлению в полимере внутренних напряжений. Так как армированные пластики, как правило, содержат большое количество наполнителя, то можно считать, что он образует жесткий скелет, препятствующий деформации полимера, т. е. связующее подвергается всестороннему растяжению. Объемная деформация при этом может составлять несколько процентов (см. гл. 4). Таким образом, уже в ненагруженном состоянии эпоксидная матрица должна выдерживать значительные механические деформации без разрушения и нарушения адгезии на границе с волокном. Как показали микроскопические исследования [27—33], эпоксидные смолы значительно лучше других связующих выдерживают подобные условия. [c.209]

Прошло уже более 15 лет с того момента, как Келлер выдвинул гипотезу о складывании цепей при кристаллизации, которая заставила отказаться от модели бахромчатой Мицеллы, в течение длительного времени служившей в качестве основы для описания тонкой структуры кристаллизуюш,ихся полимеров. Тем не менее и но сей день нельзя сказать, что раскрыта сущность самого явления складывания или ответственных за него факторов. Автор считал своей первоочередной научной зада чей выяснение причин, обусловливающих складывание макромолекул. Поэтому, исследуя волокна, пленки и другие материалы из кристаллизующихся полимеров, автор старался получить фундаментальные сведения относительно связи между условиями переработки (т. е. фактически условиями кристаллизации) и структурой полимера. Не последнюю роль нри этом играли и практические задачи технологии. Основной методологический подход заключался в изучении случаев, когда складывание цепей подавляется, и анализе причин этого. Принимая во внимание тот факт, что складывание макромолекул может считаться достаточно общим явлением для полимеров, такой подход в принципе соответствовал обычному для научных исследований приему перехода от частного к более общему случаю. [c.198]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология